KR101616966B1 - 자가 발전구조를 갖는 휴대기기용 충전장치 - Google Patents

자가 발전구조를 갖는 휴대기기용 충전장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자가 발전구조를 갖는 휴대기기용 충전장치에 관한 것으로, 태양광을 이용한 자가 발전구조를 통해 전류를 자가 발전 및 축전한 다음, 상기 생성된 전류를 스마트폰이나 태블릿 PC 등의 배터리에 공급하여서, 스마트폰이나 태블릿의 지속적인 사용이 가능하도록 한 자가 발전구조를 갖는 휴대기기용 충전장치에 관한 것이다.

Description

자가 발전구조를 갖는 휴대기기용 충전장치{Charging apparatus for portable device having self generating structure}
본 발명은 자가 발전구조를 갖는 휴대기기용 충전장치에 관한 것으로, 태양광을 이용한 자가 발전구조를 통해 전류를 자가 발전 및 축전한 다음, 상기 생성된 전류를 스마트폰이나 태블릿 PC 등의 배터리에 공급하여서, 스마트폰이나 태블릿의 지속적인 사용이 가능하도록 한 자가 발전구조를 갖는 휴대기기용 충전장치에 관한 것이다.
현대 생활에서 필수품으로 정착된 스마트폰이나 태블릿 PC, 노트북 등은 배터리에 충전된 전류를 이용하여 구동되며, 이러한 배터리의 소모가 발생되면 충전과정이 요구된다.
특히, 다양한 앱을 구동하고 또 넓은 화면을 갖는 스마트폰이나 태블릿 PC가 급속히 보급 및 대중화됨에 따라 배터리의 소모에 따른 잦은 충전이 요구되며, 상기 전류가 소진된 배터리의 충전을 위해서는 반드시 상용전원이나 보조전원을 이용하여야 한다.
따라서, 종래에는 상용전원 제공되지 아니하는 야외에서는 배터리의 충전이 어려운 한계성을 갖게 되었다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 종래의 휴대용 태양전지 충전기를 보면, 태양전지를 휴대용 전자제품인 휴대폰용 축전지의 뒷면에 직접 부착시키는 기술이 제시된 바 있다.
그 예는 Zurlo 등의 미합중국 등록특허 US5,898,932 및 대한민국 공개특허 제2003-0053988호 등에서 볼 수 있다. 그러나, 상기와 같은 휴대폰용 태양전지 모듈은 그 사용 범위에 있어 휴대폰에 한정되어 타 개인휴대용 전자제품과의 호환이 불가능한 문제점이 있다.
또한, 태양전지 충전기를 별도의 케이스에 내장하는 기술이 제시된 바 있으며, 그 예는 Spencer 등의 미합중국 등록특허 US5,522,94 및 Lee 등의 US6,476,311 등에서 볼 수 있다.
상기와 같은 케이스에 내장되는 휴대용 태양전지 충전기술은 소형화·경량화되고 있는 개인휴대용 전자제품에 사용시 태양광을 흡수하는 면적이 좁아짐에 따라 충분한 충전이 이루어지지 못하며, 다양한 개인휴대용 전자제품에 사용시 그에 따른 다양한 전압에 필요함에 따른 자동 전압조절 기능에 대한 구체적인 기술을 제시하지 못하고 있다.
상기 종래기술의 또 다른 문제점은 충전시 안정적으로 지지하는 수단을 구비하지 못함에 따라 태양 전지판과 태양의 각도를 법선방향에 가깝게 위치시키기에 어려움이 따르고, 야외에서 이동하면서 충전을 실시할 경우, 다른 물건에 지지할 수있는 수단을 구비하지 못함에 따른 불편함이 수반된다.
상기한 문제점을 해소하기 위해 안출된 본 발명의 목적은, 태양광을 이용한 자가 발전구조를 통해 전류를 자가 발전 및 축전한 다음, 상기 생성된 전류를 스마트폰이나 태블릿 PC 등의 배터리에 공급하여서 스마트폰이나 태블릿의 지속적인 사용이 가능하도록 한 자가 발전구조를 갖는 휴대기기용 충전장치를 제공함에 있다.
상기한 목적은, 본 발명에서 제공되는 하기 구성에 의해 달성된다.
본 발명에 따른 자가 발전구조를 갖는 휴대기기용 충전장치는,
표면에 조사되는 태양광을 통해 전류를 자가 발전하는 자가 발전부와, 상기 자가 발전부에서 자가 발전되는 전류를 휴대기기로 출력하는 충전 회로부를 포함하여 구성되며,
상기 자가 발전부는,
절첩선들이 등간격으로 형성되어 외벽에 절첩선을 통해 절첩 및 전개되는 입체 전개면들이 구획되게 형성된 절첩 주름관과,
상기 절첩선에 의해 구획된 절첩 주름관의 각 입체 전개면에 접합하여 설치되며, 충전 회로부와 연결된 솔라패널들을 포함하여 구성되고,
상기 자가 발전부를 구성하는 절첩 주름관의 양편에는 제 1 지지커버와 제 2 지지커버가 각각 배치되어, 상기 자가 발전부의 절첩 주름관이 전개되면 주름관의 각 입체 전개면에 배치된 솔라패널들은 입체적으로 태양광을 조사받아 전류를 자가 발전하고, 상기 자가 발전부의 절첩 주름관이 절첩하여 수축되면 제 1 지지커버와 제 2 지지커버는 상호 밀착되어 판상체를 형성하며,
상기 제 1 지지커버와 제 2 지지커버 사이에는, 상기 절첩 주름관과 함께 절첩 및 전개되고 상부면에 반사면이 형성된 주름형의 반사패드가 설치되어, 지면으로 조사되는 태양광이 상기 주름형의 반사패드에 형성된 반사면에 의해 반사되어서 상기 절첩 주름관의 입체 전개면에 배치된 솔라패널에 입사되도록 구성되고,
상기 주름형의 반사패드의 양단과 상기 제 1 지지커버와 제 2 지지커버 사이에는 영구자석을 포함하는 자기 결합구조가 구비되어, 상기 자기 결합구조를 통해 상기 주름형의 반사패드의 양단을 상기 제 1 지지커버와 제 2 지지커버에 각각 부착시켜서 지면으로부터 조사되는 태양광이 상기 절첩 주름관으로 입사되도록 상기 주름형의 반사패드의 고정방향을 전환시킬 수 있게 구성된 것을 특징으로 한다.
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보다 바람직하게는, 상기 한 쌍의 지지커버 중 어느 하나의 지지커버에는, 휴대기기에 신호를 입력하는 휴대 키보드를 수납하는 수납부가 개방되게 형성되고, 상기 수납부에는 휴대 키보드가 힌지구조로 설치된다.
그리고, 상기 제 1 지지커버와 제 2 지지커버는 카본시트, 플라스틱, 또는 금속재로 구성된다.
전술한 바와 같이 본 발명에서는, 입체적인 절첩 및 전개가 가능한 절첩 주름관의 각 입체 전개면에, 표면에 조사되는 태양광을 통해 전류를 발전하는 셀라패널을 배치한 튜브형의 자가 발전부를 구비하고 있다.
이러한 튜브형의 자가 발전부는, 절첩 주름관의 절첩을 통해 소형화된 평면 구조체를 형성하고, 전개를 통해서 입체적이고 넓은 발전 면적을 갖는다.
따라서, 휴대시에는 소형화를 통해 휴대의 용이성이 제공될 수 있고, 사용시에는 넓은 발전 면적을 통해 자가 발전하므로 태양광을 통한 발전에 따른 효율성이 향상된다.
그리고, 본 발명에서는 상기 자가 발전부의 양단에 제 1 지지커버와 제 2 지지커버를 배치하여, 전개된 자가 발전부의 정형화된 지지를 도모하고, 휴대시에는 자가 발전부의 양편을 커버하여서, 자가 발전부의 외부 손상을 방지하고 있으며, 특히 상기 제 1 지지커버와 제 2 지지커버는 우수한 경량성과 강도를 겸비하면서 독특한 표면 무늬를 갖는 카본시트로 이루어져, 향상된 품질성을 갖는다.
또한, 상기 지지커버에는 휴대 키보드가 힌지구조로 조립되어, 휴대시에는 지지커버에 수납된 상태를 유지하다가, 필요시 외측으로 전개되어서 휴대기기의 신호 입력을 수행할 수 있고, 또 상기 휴대 키보드는 자가 발전부에서 제공되는 전류를 제공받아 구동하는 이점을 갖는다.
도 1은 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 자가 발전구조를 갖는 휴대기기 충전장치 전체 구성을 주는 분해 상태도이고,
도 2 내지 도 3은 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 자가 발전구조를 갖는 휴대기기 충전장치의 절첩, 및 전개상태를 주는 것이며,
도 4는 상기 도 2에 있어, 'A'부분의 작용 상태를 보여주는 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 자가 발전구조를 갖는 휴대기기 충전장치를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 자가 발전구조를 갖는 휴대기기 충전장치 전체 구성을 주는 분해 상태도이고, 도 2 내지 도 3은 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 자가 발전구조를 갖는 휴대기기 충전장치의 절첩, 및 전개상태를 주는 것이며, 도 4는 상기 도 2에 있어, 'A'부분의 작용 상태를 보여주는 것이다.
본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 자가 발전구조를 갖는 휴대기기 충전장치(1)는, 조사되는 태양광을 통해 전류를 자가 발전한 다음, 상기 자가 발전된 전류를 스마트폰이나 태블릿 PC 등의 주변 휴대기기(100)의 충전포트(110)로 공급하도록 전용 휴대장치이다.
상기 휴대기기용 자가 충전장치(1)는, 상용 전원이 구비되지 아니한 야외 등지에서 스마트폰이나 태블릿 PC 등의 휴대기기에 전류를 공급하여 휴대기기의 구동시간의 연장하고 충전기능을 수행하게 된다.
본 발명에 따른 휴대기기용 자가 충전장치(1)는, 도 1 내지 도 3에서 보는 바와 같이 표면에 조사되는 태양광을 통해 전류를 자가 발전하는 자가 발전부(10)와; 상기 자가 발전부(10)에서 자가 발전되는 전류를 외부 출력하는 충전 회로부(20)를 포함한다.
상기 충전 회로부(20)는, 도 2b와 도 3b와 같이 자가 발전부(10)에서 자가 발전되는 전류를 소정의 전압으로 변환하여 전원모듈(21)과, 상기 전원모듈(21)에서 출력되는 충전 전류를 휴대기기에 공급하는 출력포트(23)를 포함한다.
본 실시예에서는 상기 충전 회로부(20)에 전원모듈(21)에서 공급되는 충전 전류를 충전하는 보조 배터리(22)를 부가하여 자가 발전부(10)에서 자가 발전되는 전류가 보조 배터리(22)에 상시 충전되도록 구성하고, 출력포트(23)를 통한 휴대기기(100)와의 연결시 보조 배터리(22)에 축전된 전류가 휴대기기(100)에 공급되도록 한다.
그리고, 상기 자가 발전부(10)는 기본적으로 표면에 조사되는 태양광을 통해 전류를 자가 발전하는 복수의 솔라패널(12)을 포함하며, 본 실시예에서는 평상시에는 절첩되어 평면상태를 형성하고 전개시에는 입체적인 형상으로 전개되는 절첩 주름관(11)을 포함한다.
이를 상술하자면, 상기 자가 발전부(10)는 도 1 내지 도 3에서 보는 바와 같이 절첩선(11a)들이 등간격으로 형성되어 절첩선(11a)을 통해 절첩 및 전개되며 복수의 입체 전개면(11b)을 갖는 절첩 주름관(11)과; 상기 절첩선(11a)에 의해 구획된 절첩 주름관(11)의 각 입체 전개면(11b)에 접합하여 설치되며, 충전 회로부(20)와 연결된 솔라패널(12)들을 포함한다.
여기서, 상기 절첩 주름관(11)은 가볍고 주름선(11a)을 통해 정형화된 절첩이 가능한 플라스틱 재질로 제작되며, 본 실시예에서는 사각의 절첩 주름관(11)으로 구성하여 상부와 하부 그리고 양측면에 형성된 4면의 각 입체 전개면(11b)에 솔라패널(12)을 각각 배치하고 있다.
그리고, 상기 절첩 주름관(11)의 각 입체 전개면(11b)에 배치되는 솔라패널(12)은 글라스패널형을 비롯하여 표면에 접착되는 접착 시트형이 채택될 수 있으며, 이러한 솔라패널은 공지의 것이다.
따라서, 절첩 주름관(11)은 그 특성상 평상시에는 도 3과 같이 평면의 구조체로 절첩되어 소형화를 통해 휴대 및 보관의 용이성을 제공하고, 사용시에는 도 2와 같이 입체적으로 전개되어 각 입체 전개면(11b)에 배치되는 솔라패널(12)의 설치개수 및 배치면적의 증가를 통해 향상된 발전 효율성을 갖는다.
또한, 상기 자가 발전부(10)를 구성하는 절첩 주름관(11)의 양편에는 제 1 지지커버(30)와 제 2 지지커버(40)가 각각 배치되어, 절첩시 도 3과 같이 제 1 지지커버(30)와 제 2 지지커버(30)는 상호 밀착되어서, 이들 사이에 배치된 자가 발전부(10)를 커버하여 보호하고, 또 자가 발전부(10)의 전개시에는 도 2와 같이 상호 이격되어서 입체적으로 전개된 자가 발전부(10)를 지지하는 기능을 수행한다.
그리고, 상기 제 1 지지커버(30)와 제 2 지지커버(30) 사이에는 도 1 내지 도 3에서 보는 바와 같이 지면으로 조사되는 태양광이 절첩 주름관(11)에 조사하는 반사패드(13)가 배치되어, 상기 반사패드(13)를 통해 지면에 조사되는 태양광이 반사되어 솔라패널(12)이 배치된 절첩 주름관(11)으로 입사되도록 한다.
본 실시예서는 상기 제 1 지지커버(30)와 제 2 지지커버(30) 사이에는 절첩 주름관(11)과 함께 절첩 및 전개되며 상부면에 반사면(13a)이 형성된 주름형의 반사패드(13)를 배치하여서, 지면으로 조사되는 태양광이 주름형의 반사패드(13)에 형성된 반사면(13a)에 의해 반사되어서 절첩 주름관(11)의 입체 전개면(11b)에 배치된 솔라패널(12)에 입사되도록 한다.
이와 같이 주름형의 반사패드(13)를 배치하면, 상기 주름형의 반사패드(13)는 별도의 보관이나 설치과정 없이 절첩 주름관(11)과 함께 절첩되거나 전개되므로 사용에 따른 편리성이 확보되고, 이때 상기 주름형의 반사패드(13)를 커브진 오목형으로 구성하면 반사 및 집광효율이 향상될 수 있다.
이때, 상기 솔라패널(12)의 표면에는 실리콘이나 고무 재질로 이루어진 탄성댐퍼를 형성하여, 절첩 주름관의 절첩시 탄성댐퍼에 의해 마주하는 솔라패널이 상호 밀착되는 것을 방지하도록 한다.
또한, 상기 반사패드(13)의 양단과 지지커버(30, 40) 사이에 영구자석(32, 44)을 포함하는 자기 결합구조를 마련하여, 사용자가 반사패드(13)의 양단을 지지커버(30, 40)에 각각 부착시켜서 지면으로 조사되는 태양광을 절첩 주름관(11)으로 입사되도록 함으로써, 사용자는 자력 고정구조를 통해 반사패드(13)의 고정방향을 전환시켜 태양광의 안정된 집광이 가능하다.
상기 자기 결합구조는, 반사패드(13)의 단부와 지지커버(30, 40) 사이에 영구자석(32, 44)을 각각 배치하여 이들 사이에 형성되는 인력을 통해 상호 결합되도록 하는 형태, 또는 이들 사이에 영구자석(32, 44)과 강자성체(13a)를 택일하여 배치하여 자기 결합력에 의해 상호 결합되도록 하는 형태가 채택될 수 있다.
그리고, 본 실시예에서는 상기 지지커버와 지지커버에 각각 영구자석을 배치하여 인력 상태를 형성하도록 구성하여, 절첩 주름관의 절첩시 지지커버는 영구자석에 의해 상호 달라붙도록 구성하고, 또 반사패드의 양단에는 강자성체를 배치하여서 영구자석이 형성된 지지커버에 달라붙도록 한다.
그리하여, 본 실시예에 따른 휴대기기용 자가 충전장치(1)는, 절첩 주름관(11)의 각 입체 전개면(11b)에 솔라패널(12)이 배치되고, 또 주름형 반사패드(13)에 의해 지면으로 반사된 태양광이 반사하여 솔라패널(12)에 입사되므로, 태양광을 통한 자가 발전에 따른 안정된 효율성이 확보된다.
한편, 상기 절첩 주름관(12)을 포함하는 자가 발전부(10)의 양단에 고정되는 제 1 지지커버(30)와 제 2 지지커버(40)는, 플라스틱, 금속재, 목재 등 다양한 재질로 제작이 가능하며, 본 실시예에서는 우수한 경량성과 강도를 겸비하면서 독특한 미감을 갖는 카본시트(31, 41)를 채택하고 있다.
이때, 상기 카본시트는 카본직물의 표면에 에폭시 수지액을 도포한 다음 카본직물을 적층하는 과정을 수회 실시한 다음, 이를 열간 압착시켜 형상을 성형하는 것도 가능하다.
다만, 본 실시예에서는 적층되는 카본직물 사이에 열경화성, 또는 열가소성 수지로 제작된 융착필름지를 삽입하고, 교번되게 적층된 카본직물과 융착 필름지를 열간 압착시켜 성형하도록 구성하여서, 제작에 따른 생산성을 향상하고 또 제작에 따른 부대비용이 절감되도록 한 것을 바람직한 실시예로 제안하고 있다.
그리고, 상기 제 1 지지커버(30)에는 보조 배터리(22)와 전원모듈(21)을 포함하는 충전 회로부(20)가 내장되고, 상기 제 2 지지커버(40)에는 휴대기기에 신호를 입력하는 입력수단인 휴대 키보드(50)가 조립하여 설치된다.
이를 상술하자면, 상기 휴대 키보드(50)가 수납되는 제 2 지지커버(40)에는 휴대 키보드를 수납하는 수납부(41)가 개방되게 형성되고, 상기 휴대 키보드(50)는 제 2 지지커버(40)의 수납부(41)에 힌지구조로 설치된다.
따라서, 휴대 보관시에는 휴대 키보드(50)는 내측으로 힌지 회전하여 제 2 지지커버(40)의 수납부(41)에 수납되고, 또 사용시에는 외측으로 전개되어 휴대 키보드(50)에 마련된 각 입력키(51)들이 외부에 노출된다.
바람직한 실시예를 보여주는 도 2와 도 4를 보면, 상기 제 2 지지커버(40)의 내벽에는 복수의 위치 고정홈(43a)들이 등간격으로 형성된 장공형의 힌지슬롯(43)이 형성되고, 이와 마주하는 휴대 키보드(50)의 외벽에는 상기 힌지슬롯(43)에 삽입되는 힌지핀(52)이 형성된다.
따라서, 상기 힌지핀(52)을 통해 내측, 또는 외측으로 선회하여 힌지 회전하는 휴대 키보드(50)는 힌지슬롯(43)에 형성된 위치 고정홈(53a)에 선택적으로 견착되어서, 사용 각도의 조절이 가능하다.
그리고, 사용자는 외측으로 전개되어 사용 각도가 조절된 휴대 키보드(50)를 통해 휴대기기(100)에 신호를 입력하여 사용하는 동안에, 제 1 지지커버(30)와 제 2 지지커버(40) 사이에 입체적으로 전개된 자가 발전부(10)는 조사되는 태양광을 통해 전류를 자가 발전시켜서 휴대 키보드와 휴대장치에 지속적으로 공급하므로, 휴대장치의 사용시간의 연장과 충전이 가능하다.
1. 휴대기기 충전장치
10. 자가 발전부 11. 절첩 주름관
11a. 주름선 11b. 입체 전개면
12. 솔라패널 13. 주름형 반사패널
13a. 반사면 13b. 강자성체
20. 충전 회로부 21. 전원모듈
22. 보조 배터리 23. 출력포트
30. 제 1 커버 31. 카본시트
32. 영구자석
40. 제 2 커버 41. 카본시트
42. 수납부 43. 힌지슬롯
43a. 위치 견착홈 44. 영구자석
50. 휴대 키보드 51. 입력키
52. 힌지핀

Claims (4)

  1. 표면에 조사되는 태양광을 통해 전류를 자가 발전하는 자가 발전부와, 상기 자가 발전부에서 자가 발전되는 전류를 휴대기기로 출력하는 충전 회로부를 포함하여 구성되며,
    상기 자가 발전부는,
    절첩선들이 등간격으로 형성되어 외벽에 절첩선을 통해 절첩 및 전개되는 입체 전개면들이 구획되게 형성된 절첩 주름관과,
    상기 절첩선에 의해 구획된 절첩 주름관의 각 입체 전개면에 접합하여 설치되며, 충전 회로부와 연결된 솔라패널들을 포함하여 구성되고,
    상기 자가 발전부를 구성하는 절첩 주름관의 양편에는 제 1 지지커버와 제 2 지지커버가 각각 배치되어, 상기 자가 발전부의 절첩 주름관이 전개되면 주름관의 각 입체 전개면에 배치된 솔라패널들은 입체적으로 태양광을 조사받아 전류를 자가 발전하고, 상기 자가 발전부의 절첩 주름관이 절첩하여 수축되면 제 1 지지커버와 제 2 지지커버는 상호 밀착되어 판상체를 형성하며,
    상기 제 1 지지커버와 제 2 지지커버 사이에는, 상기 절첩 주름관과 함께 절첩 및 전개되고 상부면에 반사면이 형성된 주름형의 반사패드가 설치되어, 지면으로 조사되는 태양광이 상기 주름형의 반사패드에 형성된 반사면에 의해 반사되어서 상기 절첩 주름관의 입체 전개면에 배치된 솔라패널에 입사되도록 구성되고,
    상기 주름형의 반사패드의 양단과 상기 제 1 지지커버와 제 2 지지커버 사이에는 영구자석을 포함하는 자기 결합구조가 구비되어, 상기 자기 결합구조를 통해 상기 주름형의 반사패드의 양단을 상기 제 1 지지커버와 제 2 지지커버에 각각 부착시켜서 지면으로부터 조사되는 태양광이 상기 절첩 주름관으로 입사되도록 상기 주름형의 반사패드의 고정방향을 전환시킬 수 있게 구성된 것을 특징으로 하는 자가 발전구조를 갖는 휴대기기용 충전장치.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 지지커버와 제 2 지지커버 중 어느 하나의 지지커버에는, 휴대기기에 신호를 입력하는 휴대 키보드를 수납하는 수납부가 개방되게 형성되고, 상기 수납부에는 휴대 키보드가 힌지구조로 설치된 것을 특징으로 하는 자가 발전구조를 갖는 휴대기기용 충전장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 지지커버와 제 2 지지커버는 카본시트, 플라스틱, 또는 금속재로 구성된 것을 특징으로 하는 자가 발전구조를 갖는 휴대기기용 충전장치.
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